基于嵌入式處理器的VoIP雙模語音網(wǎng)關(guān)設(shè)計

2.4 用戶線接口(FXO)
FXO接口由兩部分組成:
(1)編解碼電路。這部分的功能和前面FXS中的編解碼功能完全一樣，也是由DSP芯片VP120提供服務，并由主CPU根據(jù)線路實際情況進行FXS和FXO功能切換，以便判定語音信號是走互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)還是PSTN線路；
(2)數(shù)據(jù)存取裝置(DAA)。其重要作用是去除高電壓直流偏置，將PSTN環(huán)路關(guān)閉，從而僅傳送來自PSTN的模擬交流信號。本設(shè)計采用Clare的CPC 56XX系列產(chǎn)品作為DAA功能的設(shè)計。CPC 56XX系列產(chǎn)品號稱是為工業(yè)上首創(chuàng)的單封裝的DAA（數(shù)據(jù)存取裝置），它包括一個芯片內(nèi)的隔離勢壘（額定均方根值1 500 V）, 這種DAA還提供正常的交流和直流電話線端接、二至四線混合功能、掛機和摘機檢測、呼叫人身份識別，半波和全波振鈴檢測電路，可支持大部分編解碼器和DSP器件。適合于機頂盒和電話應用的這種芯片可取代磁變壓器和各式各樣的其他分立元件，從而減少占用板上空間和成本，在本網(wǎng)關(guān)的設(shè)計中采用的是Clare公司推出的32腳SoC封裝的CPC 5622A。
3 基于SIP協(xié)議的雙模網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計
3.1 SIP協(xié)議棧的開發(fā)
為了設(shè)備互通、網(wǎng)絡(luò)互連等，需要開發(fā)相應的基于應用層的SIP協(xié)議棧。目前開源（開放源代碼）的SIP協(xié)議棧中比較常用的有VOCAL與OSIP，它們都是比較成熟和可商業(yè)化的SIP協(xié)議棧，其特點如表1所示。

本設(shè)計采用Libosip2進行程序開發(fā)，它是一種 GNU oSIP庫,OSIP封裝較好，操作簡單、可讀性較好，缺點是BUG較多，需調(diào)試時改進。
3.2 網(wǎng)關(guān)應用軟件設(shè)計方案
軟件部分主要由嵌入式操作系統(tǒng)和應用層軟件組成，可完成協(xié)議棧處理、路由處理和其他控制功能，軟件方案層次結(jié)構(gòu)如圖4所示。

應用層的軟件主要由SIP協(xié)議棧處理模塊、路由處理模塊和DSP控制模塊組成。SIP協(xié)議棧負責呼叫控制和信令、音頻處理和媒體實時傳輸?shù)裙δ?。本系統(tǒng)采用開放源代碼的OSIP協(xié)議棧作為參考，應用層上的功能模塊都是基于該協(xié)議棧研發(fā)的[5]。
路由尋址模塊主要負責路由尋址和路由管理，確定目的網(wǎng)關(guān)的IP地址，并選擇最好路由將IP數(shù)據(jù)包經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)傳送到目的網(wǎng)關(guān)。DSP控制模塊主要是在應用程序中根據(jù)通話流程編寫相應的控制程序來控制DSP120的操作。網(wǎng)管模塊提供了Web網(wǎng)管和CLI命令行界面，很容易對雙模網(wǎng)關(guān)進行配置和維護[6]。
在SIP協(xié)議處理上直接采用OSIP所給出的函數(shù)調(diào)用,實現(xiàn)基本的SIP 協(xié)議功能,屏蔽了協(xié)議處理的內(nèi)部細節(jié)。VP120 DSP處理器直接采用所提供的函數(shù)庫,可實現(xiàn)對DSP 的初始化和編解碼算法, 語音編解碼類型包括G.723.1、G.729、G.711a和G.711u。網(wǎng)關(guān)軟件主程序處理流程如圖5所示，網(wǎng)關(guān)語音包數(shù)據(jù)處理流程如圖6所示。

本文設(shè)計的VoIP雙模語音網(wǎng)關(guān)，其硬件利用高性能嵌入式微處理器IP2022和專用語音處理芯片DSP120為核心構(gòu)成，軟件采用Libosip2程序開發(fā)及開源SIP協(xié)議棧為主，通過測試證明了其可行性。隨著目前無線WiFi的流行，本方案也可以直接升級為WiFi應用，通過采用IP2K系列所配備的無線開發(fā)套件，可以開發(fā)出適合802.11 a/b/g功能的無線網(wǎng)關(guān)，在無線應用領(lǐng)域，值得參考和借鑒。